宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是却没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些(xiē)天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定律的(de)时候，他们就会(huì)知道(dào)，周围一(yī)定(dìng)有未知的天体(tǐ)通(tōng)过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海王星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定律所(suǒ)取(qǔ)得(dé)重大天(tiān)文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可(kě)当(dāng)我们(men)上升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的尺度(dù)，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威基(jī)正在(zài)研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一个(gè)由数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚在一起(qǐ)。测量(liàng)星系(xì)团(tuán)的质量一般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结(jié)果一致(zhì)，就可以确定其质量的(de)范围。

第(dì)一(yī)种是获得其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数据是测量(liàng)各个(gè)星系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各(gè)个星(xīng)系相(xiāng)对于星系团的运动(dòng)速度。当测量结果(guǒ)出来(lái)之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着(zhe)，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并(bìng)不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测(cè)量速(sù)度的过程中，兹威基(jī)发现星系团(tuán)中很(hěn)多星(xīng)系的速(sù)度比(bǐ)理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定(dìng)律，仅(jǐn)靠(kào)这些(xiē)可(kě)见星系的质(zhì)量所产生(shēng)的引(yǐn)力(lì)是(shì)无法将它(tā)们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了(le)，除(chú)非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维(wéi)基提(tí)出了这样(yàng)部分不可(kě)见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时(shí)的人们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的(de)运(yùn)行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不可(kě)思议(yì)。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系(xì)当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的(de)恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到(dào)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学(xué)家们会使(shǐ)用一(yī)种(zhǒng)相对标准的方法来解释(shì)暗(àn)物质的存在，这种方法就是测(cè)量星系当中气(qì)体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于是科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)通过射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发现它们(men)的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系(xì)也不(bù)例外，太(tài)阳系位于(yú)银河系的(de)第三(sān)悬臂之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有引力定律进行(xíng)计(jì)算，太阳系的(de)运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度(dù)围绕银(yín)河系旋转，这个实际(jì)速(sù)度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加速度(dù)的原因很可能就是存在着一种我们(men)看(kàn)不(bù)到的(de)物(wù)质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了(le)一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人(rén)员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是唯一(yī)可(kě)以解释这(zhè)个现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也会(huì)出现速(sù)度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发(fā)现了一个(gè)反(fǎn)常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的(de)恒星数量却只有银河(hé)系的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最(zuì)先(xiān)进的(de)望远镜对(duì)其进行了40个(gè)小时(shí)的详细测量之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星(xīng)运(yùn)动是可(kě)以用正常(cháng)的物(wù)质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也许该星(xīng)系的暗物质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离(lí)了(le)。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存(cún)在。造(zào)成(chéng)这些现象的除了暗物(wù)质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全(quán)面(miàn)，引力(lì)很可能在不(bù)同(tóng)尺(chǐ)度空间中的(de)工作方(fāng)式是不同的(de)，这(zhè)意味着在行(xíng)星系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着(zhe)它(tā)们(men)的轨道(dào)，按照(zhào)我们(men)所理解的(de)方式运动。但是上(shàng)升到星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力(lì)之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的(de)相(xiāng)互(hù)作用，科(kē)学家(jiā)还(hái)引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的(de)是在数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间会产生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发(fā)现也(yě)让很多人认为(wèi)暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他的(de)理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙(méng)德(dé)理论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大(dà)部分的普通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生碰撞(zhuàng)的(de)时(shí)候，星(xīng)际气(qì)体(tǐ)的相互作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的(de)质量将位于(yú)所(suǒ)有这些气体所在的中间区域(yù)。那么我们(men)通过(guò)什么来验证它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照片中我们可以(yǐ)明显地(dì)看到很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些星系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是(shì)这样极遥远的(de)天体和我们地(dì)球上的观测(cè)者(zhě)之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西(xī)的引力，会(huì)使(shǐ)身后(hòu)更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨(jù)大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的(de)解释方法就是(shì)当星团发(fā)生全(quán)部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在两边形成了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力透镜研究也(yě)被认(rèn)为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄今为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。经(jīng)过了130多亿(yì)年之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留下(xià)了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色(sè)的(de)部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对较冷的区域(yù)，但实际(jì)上它们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们(men)通过对前景背景分离(lí)后的二值图像(xiàng)进(jìn)行连通域提取(qǔ)和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是(shì)这样的，而随着暗物质的(de)增加，一(yī)些峰值(zhí)的(de)幅度会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解释星系(xì)当(dāng)中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比例(lì)是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不(bù)同(tóng)的(de)观测结果。而暗物(wù)质的(de)本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来(lái)相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这(zhè)种粒子的存(cún)在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实(shí)际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这些(xiē)不同的目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实验方式也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了(le)寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们(men)已经进行了超过(guò)50次的实(shí)验(yàn)，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一(yī)个(gè)地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地学实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼高的探测(cè)器(qì)，一直(zhí)致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科(kē)学家(jiā)声(shēng)称(chēng)观测到了某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人(rén)们发现了一个有趣的事(shì)情。探(tàn)测率会在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什么(me)暗物质会产生(shēng)周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太(tài)阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗物质(zhì)存(cún)在(zài)宇宙当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个(gè)过程(chéng)中会(huì)产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银(yín)河系的(de)方向是一(yī)致的，而另(lìng)外半(bàn)年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的(de)情况中(zhōng)，太阳系相对银河系(xì)的(de)平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这(zhè)个理论(lùn)的有(yǒu)效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认(rèn)为这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观(guān)测到的周(zhōu)期性信号(hào)。当然(rán)也可(kě)能有其他的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异(yì)也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在(zài)南半球建立了(le)一个几乎相(xiāng)同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室(shì)正好(hǎo)相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可以得(dé)到相同的(de)信号，就可以成为(wèi)暗物(wù)质(zhì)所(suǒ)存在的非常有(yǒu)力的证据了。但(dàn)是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目(mù)前还(hái)无(wú)法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈(hā)勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃(bó)红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是探索暗(àn)物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于探测(cè)的(de)结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体物理中心(xīn)的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它(tā)们(men)极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙人+工念什么 人工念什么姓当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意(yì)味(wèi)着人(rén)类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落(luò)的行人+工念什么 人工念什么姓(xíng)星上(shàng)，暗物(wù)质(zhì)正(zhèng)在通过(guò)这(zhè)样的(de)效(xiào)应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前(qián)提(tí)是要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在(zài)的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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